-
ISSN 1411–240X Nomor: 632/AU3/P2MI-LIPI/03/2015 (Masa berlaku
Akreditasi s/d Mei 2018)
Karakterisasi Tebal Lapisan Batas Fluida Nano ...... (V.
Indriati Sri Wardhani)
167
KARAKTERISASI TEBAL LAPISAN BATAS FLUIDA NANO ZrO2 DI PERMUKAAN
PEMANAS PADA PROSES PERPINDAHAN PANAS KONVEKSI ALAMIAH
V. Indriati Sri Wardhani dan Henky P. Rahardjo
Pusat Sains Dan Teknologi Nuklir Terapan – Batan - Bandung Jl.
Tamansari no. 71 Bandung 40132
Email: [email protected] Diterima editor: 14 September 2015
Direvisi editor: 23 September 2015
Disetujui untuk publikasi: 5 Oktober 2015
ABSTRAK
KARAKTERISASI TEBAL LAPISAN BATAS FLUIDA NANO ZrO2 DI PERMUKAAN
PEMANAS PADA PROSES KONVEKSI ALAMIAH. Pendinginan sistem sangat
dipengaruhi oleh proses perpindahan panas konveksi dari sumber
panas ke fluida pendingin. Biasanya sebagai fluida pendingin
digunakan fluida konvensional seperti air. Pendinginan suatu sistem
dengan air tersebut dapat ditingkatkan dengan menggunakan fluida
lain seperti fluida nano, yaitu fluida yang dibuat dari campuran
air ditambah partikel dengan ukuran nano. Peneliti Batan Bandung
telah membuat fluida nano ZrO2 dari bahan local. Telah dibuat pula
peralatan eksperimen untuk mempelajari sifat-sifat termohidrolik
fluida nano tersebut. Hal ini dilakukan untuk mendapatkan fluida
nano yang tepat jika digunakan sebagai fluida pendingin sistem.
Dalam penelitian ini dilakukan eksperimen untuk mempelajari
sifat-sifat termohidrolik fluida nano ZrO2 yang terbuat dari
campuran air dengan partikel nano ZrO2 yang berukuran 10-7-10-9nm
dengan konsentrasi 1 gr/lt yang digunakan sebagai pendingin pada
proses pendinginan konveksi alamiah. Proses tersebut sangat
bergantung pada perubahan temperatur dari sumber panas ke fluida
pendingin. Dalam pendinginan konveksi alamiah perubahan temperatur
itu akan terjadi di dalam tebal lapisan batas termalnya. Oleh
karena itu perlu diteliti tebal lapisan batas termal dari fluida
nano ZrO2 yang selanjutnya juga dapat untuk menentukan kecepatan
aliran lokalnya. Eksperimen dilakukan melalui proses perpindahan
panas konveksi alamiah dengan memasukkan beberapa variasi daya
pemanas, kemudian dilakukan pengukuran temperatur di beberapa titik
secara horizontal untuk melihat distribusi temperaturnya. Hasil
pengukuran distribusi temperatur tersebut dapat digunakan untuk
menentukan tebal lapisan batas dan kecepatan alirannya. Diperoleh
bahwa tebal lapisan batas termal dan kecepatan konveksi alamiah
fluida nano ZrO2 tidak jauh berbeda dari fluida konvensional
air.
Kata kunci: Lapisan batas, fluida nano ZrO2, konveksi
alamiah.
ABSTRACT
CHARACTERIZATION OF BOUNDARY LAYER THICKNESS OF NANO FLUID ZrO2
ON NATURAL CONVECTION PROCESS. Cooling system is highly influenced
by the process of convection heat transfer from the heat source to
the cooling fluid. The cooling fluid usually used conventional
fluid such as water. Cooling system performance can be improved by
using fluids other than water such as nano fluid that is made from
a mixture of water and nano-sized particles. Researchers at Batan
Bandung have made nano fluid ZrO2 from local materials, as well as
experimental equipment for studying the thermohidraulic
characteristics of nano fluid as the cooling fluid. In this study,
thermohidraulic characteristics of nano fluid ZrO2 are observed
through experimentation. Nano fluid ZrO2 is made from a mixture of
water with ZrO2 nano-sized particles of 10-7-10-9 nm whose
concentration is 1 g/ltr. This nano fluid is used as coolant in the
cooling process of natural convection. The natural convection
process depends on the temperature difference between heat source
and the cooling fluid, which occur in the thermal boundary layer.
Therefore it is necessary to study the thermal boundary layer
thickness of nano fluid ZrO2, which is also able to determine the
local velocity. Experimentations are done with several variation of
the heater power and then the temperature are measured at several
horizontal points to see the distribution of the temperatures. The
temperature distribution measurement results can be used to
determine the boundary layer thickness and flow rate. It is
obtained that thermal boundary layer thickness and velocity of nano
fluid ZrO2 is not much different from the conventional fluid water.
Keywords: Boundary layer, nanofluid ZrO2, natural convection.
-
J. Tek. Reaktor. Nukl. Vol. 17 No. 3 Oktober 2015, Hal. 167-174
(Masa berlaku Akreditasi s/d Mei 2018)
ISSN 1411–240X Nomor: 632/AU3/P2MI-LIPI/03/2015
168
PENDAHULUAN
Masalah pendinginan merupakan salah satu syarat mutlak di dalam
operasi suatu sistem pembangkit daya. Hal ini disebabkan karena
pada sistem pembangkit daya akan menghasilkan energi dalam bentuk
panas. Agar tidak terjadi akumulasi panas dalam sistem tersebut
perlu dilakukan pendinginan. Pendinginan suatu sistem bergantung
pada proses perpindahan panas yang terjadi dari sumber panas ke
fluida pendingin. Oleh karena itu sifat pendinginan fluida
pendingin akan berbeda-beda tergantung jenis fluida yang digunakan.
Biasanya sebagai fluida pendingin digunakan fluida konvensional
seperti air. Akan tetapi akhir-akhir ini ada usaha untuk
memperbaiki pendinginan dengan mencampur air dengan partikel
tertentu sehingga diharapkan dapat menaikkan koefisien perpindahan
panasnya dan pendinginannnya lebih efektif. Salah satu partikel
yang digunakan untuk mencampur fluida air adalah partikel nano ZrO2
dengan ukuran 10-7- 10-9nm [1]. Telah dibuat fluida nano ZrO2 oleh
peneliti Batan Bandung dari bahan local unsur ZrO2 karena bahan
tersebut murah dan mudah diperoleh, sehingga perlu dilakukan
penelitian untuk melihat unjuk kerja pendinginan fluida nano ZrO2
tersebut. Salah satu cara untuk mengatahui unjuk kerja
pendinginannya adalah dengan melihat tebal lapisan batasnya.
Lapisan batas merupakan daerah berlapis-lapis yang terbentuk dari
tepi depan permukaan perpindahan panas dimana sifat fluida seperti
fiskositas, rapat massa dan lainnya akan berubah-ubah sesuai dengan
perubahan temperaturnya dan disebut sebagai lapisan batas termal.
Selain lapisan batas termal ada pula lapisan batas hidrodinamik
yang terjadi akibat gesekan fluida dengan permukaan atau gesekan
antar molekul fluida yang dalam hal ini tidak akan dibahas.
Proses perpindahan panas di dalam sistem pembangkit daya yang
paling dominan adalah proses konveksi yang bergantung antara lain
pada gerakan aliran fluida pendinginnya. Gerakan fluida dapat
disebabkan oleh pompa, dapat pula oleh perubahan sifat fluida
karena pemanasan. Apabila gerakan fluidanya berasal dari pompa
disebut perpindahan panas konveksi paksa dan apabila gerakan
fluidanya berasal dari perubahan sifat fluida karena pemanasan
disebut konveksi alamiah. Untuk mengetahui unjuk kerja fluida nano
ZrO2 sebagai fluida pendingin dibuat model eksperimen proses
perpindahan panas konveksi alamiah di permukaan pemanas, sehingga
dapat dipelajari perubahan sifat fluida karena perubahan temperatur
dari permukaan pemanas [2]. Dalam eksperimen tersebut dilakukan
pengukuran perubahan temperatur fluida dari dinding pemanas.
Perubahan temperatur ini terjadi di daerah lapisan batas yang
mengakibatkan sifat fluida berubah, sehingga gerakan aliran fluida
atau kecepatan aliran juga berubah. Kecepatan aliran yang berubah
tersebut akan mempengaruhi proses perpindahan panas dari sumber
panas ke fluida pendingin. Sebagai pembanding dilakukan pula
eksperimen dengan fluida konvensional (air) untuk mengetahui
kelebihan atau kekurangan fluida nano ZrO2 jika digunakan sebagai
fluida pendingin. Dengan eksperimen tersebut unjuk kerja fluida
nano ZrO2 dapat diketahui walaupun hanya dari proses perpindahan
panas konveksi alamiah.
TEORI
Perpindahan panas antara benda padat dan fluida terjadi karena
adanya gabungan proses konduksi dan angkutan massa (transport
massa). Bila benda padat mempunyai temperatur lebih tinggi daripada
fluidanya, maka mula-mula panas akan berpindah secara konduksi dari
benda padat ke partikel-partikel fluida di dekat dinding. Sehingga
energi dalam fluida akan meningkat dan terangkut oleh gerakan
fluida. Bila partikel-partikel fluida yang terpanaskan itu mencapai
daerah yang temperaturnya lebih rendah, maka panas akan berpindah
lagi secara konduksi dari fluida yang lebih panas ke fluida yang
lebih dingin. Dalam hal ini terlihat bahwa proses perpindahan panas
tidak terlepas dari gerakan aliran fluida di sekitar permukaan
perpindahan panas, baik aliran laminar maupun turbulen. Pendinginan
suatu sistem dapat dilakukan melalui mekanisme perpindahan panas
konveksi baik secara alamiah maupun paksa [5]. Karena perpindahan
panas konveksi sangat bergantung pada gerakan aliran, maka jelas
pendinginan suatu sistem akan lebih baik jika dilakukan secara
paksa, sehingga bisa dikatakan bahwa, jika suatu sistem telah dapat
terpenuhi jika didinginkan secara alamiah, maka dapat dijamin akan
terpenuhi pula jika didinginkan secara paksa. Oleh karena itu
-
ISSN 1411–240X Nomor: 632/AU3/P2MI-LIPI/03/2015 (Masa berlaku
Akreditasi s/d Mei 2018)
Karakterisasi Tebal Lapisan Batas Fluida Nano ...... (V.
Indriati Sri Wardhani)
169
untuk melihat unjuk kerja fluida nano ZrO2 sebagai fluida
pendingin, maka dalam penelitian ini hanya akan ditinjau dari
proses perpindahan panas konveksi alamiah saja. Perpindahan panas
konveksi alamiah terjadi apabila sebuah benda ditempatkan dalam
suatu fluida yang temperaturnya lebih tinggi atau lebih rendah
daripada benda tersebut. Akibat perbedaan temperatur tersebut,
panas akan mengalir antara benda dan fluida yang mengakibatkan
perubahan rapat massa lapisan-lapisan fluida di dekat permukaan
benda. Perbedaan rapat massa akan akan menyebabkan fluida yang
lebih berat mengalir ke bawah dan fluida yang ringan mengalir ke
atas. Gerakan fluida yang disebabkan hanya oleh perbedaan rapat
massa karena adanya perbedaan temperatur, tanpa bantuan pompa,
disebut sebagai mekanisme konveksi alamiah atau konveksi bebas.
Jadi dalam konveksi alamiah fluida bergerak karena adanya gaya
apung (buoyancy force) yang dialaminya akibat berkurangnya rapat
massa. Gaya apung itu tidak akan terjadi jika fluida tidak
menderita suatu gaya dari luar seperti gravitasi yang disebut gaya
badan (body force). Kecepatan gerak fluida dalam konveksi alamiah,
terutama yang pembangkitannya disebabkan oleh gravitasi, pada
umumnya rendah [6]. Dalam konveksi alamiah, aliran yang terjadi
dapat laminar atau turbulen, tergantung pada jarak tepi depan
permukaan pemanas, sifat-sifat fluida, gaya badan dan beda
temperatur seperti ditunjukkan pada Gambar 1. Pada dinding,
kecepatannya adalah nol karena adanya pengaruh kekasaran permukaan
sehingga gesekannya besar. Kecepatan itu akan bertambah besar
dengan mengecilnya pengaruh gesekan, sampai mencapai suatu nilai
maksimum dan kemudian menurun lagi hingga nol pada tepi lapisan
batas karena kondisi arus bebas (free stream) [7,8].
Gambar 1. Konveksi bebas pada pelat rata vertikal
Pada Gambar 1, δ adalah tebal lapisan batas, u adalah kecepatan
fluida arah x, Tw adalah temperatur permukaan pelat, dan T∞ adalah
temperatur lingkungan.
Proses perpindahan panas konveksi alamiah pada pelat vertikal
berlaku persamaan momentum yang memperhitungkan berat unsur fluida
berlaku sebagai berikut[9,10]:
⎟⎟⎠
⎞⎜⎜⎝
⎛+−−=⎟⎟
⎠
⎞⎜⎜⎝
⎛+ 2
2
dyudg
dxdP
dyduv
dxduu µρρ (1)
Distribusi temperatur diperoleh dari persamaan energi sebagai
berikut:
⎟⎟⎠
⎞⎜⎜⎝
⎛=⎟⎟
⎠
⎞⎜⎜⎝
⎛+ 2
2
dyTdk
dydTv
dxdTuCpρ (2)
Untuk distribusi temperatur digunakan syarat batas, T = Tw pada
y = 0, T = T∞ pada y = δ dan
0=dydT
pada y = δ.
δ
FB = - ρβ(Tw -T∞)
SumberPanas
T∞
TW
u(x,y)
Laminer (104< Gr Pr109)
-
J. Tek. Reaktor. Nukl. Vol. 17 No. 3 Oktober 2015, Hal. 167-174
(Masa berlaku Akreditasi s/d Mei 2018)
ISSN 1411–240X Nomor: 632/AU3/P2MI-LIPI/03/2015
170
Sedangkan persamaan profil kecepatan diperoleh dari persamaan
kontinuitas sebagai berikut:
0=+dydv
dxdu
atau dydv
dxdu
−= (3)
dengan syarat batas untuk distribusi kecepatan u = 0 dan v = 0
pada y = 0, u = 0 pada y = δ dan
0=dydu
pada y = δ.
Dari ke tiga persamaan di atas dengan memasukkan syarat batas,
maka diperoleh kecepatan dan tebal lapisan batas sebagai fungsi x
dan dinyatakan sebagai [11,12]:
( ) 2121
2
21
2120Pr17,5 x
TTgu wx ⎟
⎠
⎞⎜⎝
⎛ −⎟⎠
⎞⎜⎝
⎛ += ∞−
νβ
ν (4)
( ) 414
1
2
41
21
2120PrPr93,3 x
TTg w ⎟⎠
⎞⎜⎝
⎛ −⎟⎠
⎞⎜⎝
⎛ += ∞−
νβ
δ (5)
Persamaan (4) dan (5) dipergunakan untuk menghitung kecepatan
dan tebal lapisan batas dari data-data yang diperoleh pada waktu
dilakukan eksperimen.
EKSPERIMEN
Peralatan yang telah dibuat dan dipergunakan untuk melakukan
eksperimen terdiri dari pemanas listrik berbentuk pelat dengan daya
maksimum 500 Watt yang dicelupkan dalam fluida pendingin berupa air
maupun fluida nano ZrO2 supaya terjadi proses perpindahan panas
konveksi. Panas dibuang melalui penukar panas untuk mengembalikan
temperatur fluida pendingin yang naik karena pemanasan ke
temperatur lingkungan. Proses konveksi dapat berlangsung secara
alamiah (aliran yang terjadi karena perbedaan rapat massa) dan
secara paksa (aliran yang terjadi karena bantuan pompa). Proses
konveksi alamiah di dalam eksperimen di sini sudah cukup untuk
membandingkan unjuk kerja fluida air dengan fluida nano ZrO2 dalam
pendinginan sistem dengan melihat perubahan temperaturnya. Selama
eksperimen berlangsung data perubahan temperatur fluida pendingin
sebagai fungsi dari jarak terhadap pemanas dicatat, blok diagram
dan sistem eksperimen dapat dilihat pada Gambar 2 dan 3. Data
perubahan temperatur tersebut kemudian digunakan untuk memprediksi
tebal lapisan batas yang sangat berpengaruh pada unjuk kerja
pendinginan suatu fluida pendingin. Selain tebal lapisan batas
tersebut diperoleh pula kecepatan yang terjadi di titik tempat
pengukuran temperatur dilakukan (kecepatan lokal). Diharapkan
hasilnya dapat digunakan untuk mengetahui perbedaan pendinginan
sistem baik dengan fluida air maupun fluida nano.
Gambar 2. Blok diagram sistem eksperimen
Termokopel
Pemanas
0,01m
0,03m
0,06m
Meter
-
ISSN 1411–240X Nomor: 632/AU3/P2MI-LIPI/03/2015 (Masa berlaku
Akreditasi s/d Mei 2018)
Karakterisasi Tebal Lapisan Batas Fluida Nano ...... (V.
Indriati Sri Wardhani)
171
Gambar 3. Sistem Perangkat Eksperimen
Termokopel dipasang dalam kolam proses di tiga (3) daerah pada
jarak 0,01m, 0,03m dan 0,06m dari tepi depan pemanas, sedang di
setiap daerah diukur distribusi temperatur fluidanya kearah
menjauhi pemanas. Posisi ini dipilih dengan anggapan bahwa di
titik-titik tersebut cukup untuk mewakili perubahan temperatur di
daerah tebal lapisan batas termal seperti ditunjukkan pada Gambar
2. Prosedur Eksperimen 1. Masukkan fluida kerja ZrO2 atau air ke
dalam kolam proses secara bergantian. 2. Hidupkan pompa supaya
fluida kerja dapat bersirkulasi agar tidak terjadi penumpukan panas
di
dalam rangkaian primer (kolam proses) apabila pemanas
dijalankan. 3. Operasikan penukar panas pada rangkaian sekunder
dengan cara menjalankan kipas untuk
membuang panas ke lingkungan apabila pemanas di operasikan. 4.
Pastikan bahwa sistem akan bersirkulasi secara kontinyu dan tidak
ada gelembung udara yang
terjebak. 5. Operasikan pemanas listrik sebagai daya pemanas. 6.
Setelah tercapai keadan tunak (steady) dilakukan pengukuran
temperatur fluida kerja.
Dalam eksperimen ini, fluida kerja ZrO2 atau air disirkulasikan
pada berbagai variasi daya pemanas, mulai dari 100 kW, 200 kW, 300
kW, 400 kW dan 500 kW, yang mana dengan daya-daya tersebut fluida
nano maupun air tidak akan mengalami pendidihan, masih dalam
keadaan satu fasa yaitu fasa cair.
HASIL DAN PEMBAHASAN
Hasil pengukuran temperatur fluida kerja di dalam kolam proses
pada pada jarak 0,01m, 0,03m dan 0,06m dari tepi depan pemanas
ditunjukkan pada Tabel 1.
-
J. Tek. Reaktor. Nukl. Vol. 17 No. 3 Oktober 2015, Hal. 167-174
(Masa berlaku Akreditasi s/d Mei 2018)
ISSN 1411–240X Nomor: 632/AU3/P2MI-LIPI/03/2015
172
Tabel 1. Hasil pengukuran Temperatur untuk Fluida Nano ZrO2 dan
Air di dinding pemanas (Tw) dan Temperatur di tepi lapisan batas
(T∞) di posisi 0,01 m, 0,03 m dan 0,06 m.
Daerah
Pengukuran
Daya Pemanas
(kW)
Tw ( oC ) T∞( oC )
Fluida
ZrO2
Fluida
Air
Fluida
ZrO2
Fluida
Air
0,01 m 200 48,464 48,631 29,57 29,43
300 49,581 50,121 30,32 30,32
500 90,413 94,043 30,33 30,33
0,03m 200 49,602 50,354 29,58 29,57
300 50,245 51,327 30,34 30,31
500 153,23 160,50 30,36 30,36
0,06m 200 49,477 50,342 30,40 30,36
300 50,535 51,269 30,41 30,37
500 184,41 189,58 30,42 30,37
Data Tw dan T∞ dalam Tabel 1 merupakan harga Tw dan T∞ yang
sudah tidak berubah secara signifikan terhadap jarak. Data-data
temperatur yang diperoleh di atas dipergunakan untuk menghitung
tebal lapisan batas dan diperoleh hasil yang ditunjukkan pada Tabel
2.
Tabel 2. Hasil perhitungan kecepatan dan lapisan batas termal
untuk Fluida Nano ZrO2 dan Air
Dari hasil perhitungan yang ditunjukkan pada Tabel 2 terlihat
bahwa tebal lapisan batas untuk fluida nano ZrO2 tampak lebih tebal
daripada fluida air karena rapat massanya lebih besar. Hasil yang
diperoleh kemudian dibuat kurva hubungan antara tebal lapisan batas
dengan jarak dari dinding pemanas, baik untuk air maupun fluida
nano seperti ditunjukkan pada Gambar 4. Dari Gambar 4 terlihat
bahwa kenaikan tebal lapisan batas terhadap jarak pemanas antara
air dan fluida nano ZrO2 berbeda, lapisan batas fluida nano ZrO2
lebih tebal daripada fluida konvensional (air). Hal ini menunjukkan
bahwa fluida nano ZrO2 sedikit lebih baik dibandingkan dengan
fluida air, tetapi tidak cukup signifikan. Jadi antara fluida air
dan fluida nano ZrO2 yang digunakan kemampuan pendinginannya dapat
dikatakan sama.
Kurva untuk beberapa variasi daya sebagai fungsi dari jarak
pemanas dapat dilihat pada Gambar 5. Di sini terlihat bahwa apabila
daya dinaikkan maka tebal lapisan batas di tiga titik termokopel
akan turun. Hal ini disebabkan karena semakin tinggi daya maka
temperaturnya akan menyebar sehingga tidak ada degradasi
temperatur. Kenaikan daya akan menurunkan tebal lapisan batas baik
untuk fluida air maupun fluida nano ZrO2.
Dari kurva kecepatan fluida sebagai fungsi jarak pada Gambar 6
menunjukkan bahwa kecepatan air lebih tinggi daripada kecepatan
fluida nano karena rapat massa air lebih rendah. Hal ini terjadi
karena pada proses konveksi alamiah, mekanisme perpindahan panas
yang terjadi dimulai dengan konduksi, kemudian terjadi perubahan
rapat massa fluida, yang mengakibatkan fluida yang rapat massanya
rendah akan naik ke atas dan yang tinggi akan turun ke bawah
dan
Kecepatan (cm/s) Lapisanbatas (cm)
x(cm) NanoZrO2 Air Nano ZrO2 Air
1.00 6.39 12.13 0.13 0.09
3.00 11.08 21.01 0.17 0.12
6.00 15.66 29.72 0.20 0.14
-
ISSN 1411–240X Nomor: 632/AU3/P2MI-LIPI/03/2015 (Masa berlaku
Akreditasi s/d Mei 2018)
Karakterisasi Tebal Lapisan Batas Fluida Nano ...... (V.
Indriati Sri Wardhani)
173
fluida akan bergerak sambil mengangkut energi dalam bentuk
panas. Dengan demikian fluida nano yang mempunyai rapat massa lebih
tinggi dari air, karena adanya partikel nano akan lebih lamban
gerakannya dibandingkan dengan air. Jadi fluida nano akan lebih
konduksi dibandingkan air tetapi air akan lebih konveksi
dibandingkan fluida nano.
!0.05!!
!0.10!!
!0.15!!
!0.20!!
!0.25!!
!1.00!!!2.00!!!3.00!!!4.00!!!5.00!!!6.00!!!7.00!!Teb
al&Lap
isan
&Batas&
(cm)&
Jarak&dari&bawah&(cm)&
Nano!
Air!
Gambar 4. Tebal lapisan batas vs Jarak vertikal
Gambar 5. Tebal lapisan batas vs Daya pemanas
Gambar 6. Kecepatan vs jarak vertikal
Dalam penelitian ini baik penentuan kecepatan aliran fluida
maupun tebal lapisan batas akan sangat tergantung pada hasil
pengukuran temperatur (persamaan 4 dan 5). Pengukuran temperatur
sangat ditentukan oleh sensitivitas alat ukur temperatur, dalam hal
ini termokopel, sehingga untuk mendapatkan data pengukuran yang
bisa dipercaya perlu pemasangan termokopel yang lebih kecil
sehingga pada saat pengukuran tidak mengganggu aliran.
-
J. Tek. Reaktor. Nukl. Vol. 17 No. 3 Oktober 2015, Hal. 167-174
(Masa berlaku Akreditasi s/d Mei 2018)
ISSN 1411–240X Nomor: 632/AU3/P2MI-LIPI/03/2015
174
Jarak vertikal dari tepi depan pemanas (x) sangat besar
pengaruhnya pada penentuan kecepatan aliran fluida dan tebal
lapisan batas (persamaan 4 dan 5), sehingga perlu ketepatan letak
posisi termokopel, rijid (tidak mudah berubah) agar pengukuran
lebih akurat.
KESIMPULAN
Unjuk kerja fluida nano ZrO2 sebagai pendingin permukaan pemanas
tidak lebih baik dari fluida konvensional (air) jika digunakan
sebagai fluida pendingin atau dengan kata lain karakteristik
termohidrolik fluida nano ZrO2 sama dengan fluida air. Hal ini
dapat terlihat dari tebal lapisan batasnya. Kenaikan daya akan
menurunkan tebal lapisan batas baik untuk fluida air maupun fluida
nano ZrO2. Agar unjuk kerja pendinginan fluida nano ZrO2 jauh lebih
baik dari fluida konvensional (air), maka perlu penambahan
konsentrasi partikel ZrO2, sehingga kerapatannya menjadi lebih
tinggi dan lebih mudah untuk memindahkan panas. Selain itu perlu
dilakukan pula eksperimen untuk daya yang tinggi, tetapi harus
dijaga jangan sampai terjadi perpindahan panas dua fasa, karena
mekanisme perpindahan panas dua fasa akan berbeda dengan mekanisme
perpindahan panas satu fasa.
UCAPAN TERIMAKASIH
Penulis mengucapkan terimakasih kepada bapak Dani Gustaman
Syarif yang telah membantu memberi fluida nano ZrO2 untuk digunakan
dalam penelitian.
DAFTAR PUSTAKA
1. Kakaç, S. &Pramuanjaroenkij. A. Review of convective heat
transfer enhancement with nanofluids. International Journal Heat
Mass Transfer 2009; 52 : 3187–3196.
2. Wong, K. V. & De Leon, O. Applications of nanofluids:
current and future. Adv. Mech. Eng. 2010 : 1-11.
3. Mastaneh Hajipour, Asghar Molaei Dehkordi. Analysis of
nanofluid heat transfer in parallel-plate vertical channels
partielly filled with porous medium, International Journal of
Thermal Sciences 2012; 55 : 103 – 113.
4. Bhattacharyya, K. Boundary layer flow and heat transfer over
an exponentially shrinking sheet. Chin. Phys. Lett. 2011; 28 : 1 –
4.
5. Buongiorno, J. Convective transport in nanofluids. ASME J.
Heat Transfer 2006; 128 : 240 - 250 .
6. Aziz A. A similarity solution for laminar thermal boundary
layer flow over a flat plate with a convective surface boundary
condition. Communications in Nonlinear Science and Numerical
Simulation 2009; 14 : 1064.
7. Ishak A. Similarity solutions for flow and heat transfer over
a permeable surface with convective boundary conditions. Applied
Mathematics and Computation. 2010; 217: 837
8. Gebhart B, Pera L. The nature of vertical natural convection
flows resulting from the combined buoyancy effects of thermal and
mass diffusion. International Journal of Heat and Mass Transfer
1971; 14 : 2025.
9. Khairy Zaimi, Anuar Ishak, Ioan Pop. Boundary layer flow and
heat transfer over a nonlinearly permeable stretching/shrinking
sheet in a nano fluid Scientific Reports4. 2014.
10. Asim Aziz,Yasir Ali,Taha Azizand J. I. Siddique. Heat
Transfer Analysis for Stationary Boundary Layer Slip Flow of a
Power-Law Fluid in a Darcy Porous Medium with Plate
Suction/Injection. Published online 2015 Sep 25.
11. J.P. Holman: Heat Transfer, tenth edition. Published by Mc.
Graw-hill Incorporation 1221, Chapter 5 Principles of Convection
Heat Transfer; 2010 : 1-15.
12. F. Kreith. The CRC Handbook of Thermal Engneering, Chapter 9
Principles of Convection Heat Transfer; 2000 : 1-19.